考点8 热学—高考物理一轮复习考点创新题训练

这是一份考点8 热学—高考物理一轮复习考点创新题训练，共16页。试卷主要包含了如图所示，有一气球绑在树上等内容，欢迎下载使用。

A.向壶内充气过程，因为气体分子间距离减小，分子间斥力增大，所以气体压强增大
B.向壶内充气过程，气体分子的速率都增大
C.打开阀门后，单位时间内与单位面积壶内壁发生碰撞的分子数减少
D.打开阀门后，壶内气体内能减少的唯一原因是气体温度降低
2.某自动洗衣机的控水装置原理图如图所示，洗衣缸的下部与上端封闭的竖直均匀细管相通，细管上部与压力传感器相接，当洗衣缸中的水面上升到一定高度时，压力传感器使进水阀门关闭，从而达到自动控水的目的。某次洗衣缸进水，细管内空气柱的压强达到时压力传感器使洗衣缸停止进水，已知外界大气压为，水的密度为ρ，重力加速度为g，细管长度为l，进水过程可视为细管内气体温度不变，洗衣缸的上部与大气相通，则此次停止进水时洗衣缸的水位高度为( )
A.B.C.D.
3.如图甲所示，一玻璃容器倒置在水平桌面上，下端用塞子封闭不漏气，用水银封闭一定质量的理想气体，初始时水银柱高为，封闭气体长为，封闭气体所处玻璃管的横截面积为，水银上表面所处玻璃管的横截面积为，现缓慢向内部注入体积为V的水银，水银恰好不溢出，封闭气体压强p与其长度L的关系图像如图乙所示，不考虑气体温度变化，大气压强为，则注入水银的体积V为( )
A.B.C.D.
4.如图所示，有一气球绑在树上。已知气球内的气体可视为理想气体，充气后气球的内外气压之比始终为1.1:1。若当日上午某时刻，气球附近地表的气温，地面附近的大气压强且保持不变，此时气球的体积为。（气球始终不漏气）
（1）若当日中午时分，该气球附近地表的气温达到，求此时气球的体积。
（2）已知在距地面2000 m高处的大气压强恒为，若当日上午某时刻释放气球，气球上升到2000 m高处时其体积增大为，求此时2000 m高处的气温。
5.如图所示，足够长的圆柱形导热汽缸内用一质量为m、面积为S的活塞密封一定质量的理想气体，汽缸与活塞在轻质弹簧的作用下静止于倾角的光滑斜面上，此时活塞到汽缸底部的距离为，弹簧的弹力大小为，汽缸与活塞间无摩擦且不漏气。已知大气压强恒为，环境温度为，重力加速度为g，缸内气体质量忽略不计。若环境温度缓慢上升为，求该过程中气体对外界做的功。
6.目前国内最大的单体冷库容量为四十六万吨。夏季某天外界气温为37 ℃，冷库内的温度为-23 ℃，冷库与外界之间有一个穿洞，温度为10 ℃。一辆货车在冷库内时轮胎内压强值为2.6 atm，为避免到外界后温度高胎内压强过高造成爆胎，必须及时放气，使轮胎内压强降至2.2 atm（即在冷库内降低压强）。已知轮胎的容积恒为30 L，轮胎内气体可视为理想气体，气体温度和外界温度相同，计算结果均保留2位小数。
（1）货车离开冷库的过程中，轮胎内气体压强升高，请从微观角度解释气体压强升高的原因；
（2）求货车在穿堂内行驶时轮胎内气体的压强；
（3）若在外界放出气体，也使轮胎内压强降到2.2 atm，求放出气体的质量与轮胎内原有气体的质量比。
7.如图所示，将一导热良好的圆筒倾斜固定，底面与水平面的夹角，圆筒内用面积、质量的活塞封闭一定质量的理想气体，活塞能无摩擦滑动，环境温度为300 K，平衡时圆筒内气体处于状态A，其体积。缓慢推动活塞使气体达到状态B，此时气体体积，该过程中外界对气体做的功为42.8 J。固定活塞，由于环境温度降低，气体达到状态C，从状态B到状态C，气体内能变化量，已知大气压强，取，，重力加速度。
（1）气体从状态A到状态B，压强________（选填“增大”“减小”或“不变”），气体从状态B到状态C，其分子平均动能________（选填“增大”“减小”或“不变”）。
（2）求气体在状态B的压强。
（3）求气体从状态A到状态C向外界释放的热量。
8.培养学生从实际问题中抽象出物理模型从而解决实际问题的能力是高中物理教学的重要课题，图甲是液体表面张力系数测定的原理图。
测得与l的数值，根据，利用定义式(F为表面张力，l为液体表面边界的长度，F与l垂直)，通过计算可得出液体表面张力系数σ。又如半径为r的圆形的薄膜边界的表面张力的合力大小为。如图乙所示为取一很小的角度θ对应的肥皂薄膜受力分析图，F为所取圆形薄膜的表面张力(方向沿球冠表面的切线方向)。已知肥皂泡内的压强为、半径为R、表面张力系数为。
（1）请你利用微元法推导肥皂泡内外气体压强差的表达式为。
（2）由于外界的压强变小，肥皂泡变大(假设肥皂泡沫破，气体的温度不变)，若肥皂泡内压强变为原来的八分之一求肥皂泡内外的气体压强差。
9.某同学设计了一种气压升降装置，如图所示。活塞通过连杆与上方的顶托相连接，在气缸内距缸底处有限位装置AB。初态时顶托上放有重物，活塞位于限位装置AB上，活塞下无气体。先后用两瓶高压氩气向气缸中缓慢充气，每瓶氩气充气结束时瓶内气压与气缸内气压相同。已知外界温度为27 ℃，每瓶氩气的容积与活塞下空间体积相同，使用前瓶中气体压强为，完成充气后活塞恰不移动，氩气可视为理想气体，活塞面积为，大气压强为。
（1）求活塞、连杆、顶托和重物的总重力；
（2）加热气缸中的氩气，求活塞上升高度与缸内氩气温度的关系。
10.一般自行车要能保持正常骑行，自行车车胎内气体的压强必须在2.8 Bar~4.5 Bar（）范围内，低于2.8 Bar或高于4.5 Bar车胎都容易损坏。某同学的自行车由于长期未使用，某只车胎的胎压只有大气压强的1.2倍，胎内气体温度和环境温度均为，该同学用气筒给这个自行车车胎打气（如图所示），打气筒每次将体积为、压强等于大气压强、温度为300 K的气体打入该车胎内，气体视作理想气体，忽略胎内气体温度变化，车胎容积为，车胎容积不变，大气压强为1 Bar。
（1）该同学用打气筒给该车胎至少打气多少次自行车才能达到正常骑行需要的胎压？
（2）若该同学给这只车胎共打气30次，打气后立即骑行，骑行后胎内气体的温度升高到了，这时车胎内气体的压强为多大（结果保留三位有效数字）？
11.“拔火罐”（如图所示）是民间对拔罐疗法的俗称，它是借助热力排除罐中一部分空气，利用负压使其吸附于皮肤，造成瘀血现象的一种治病方法。某次拔罐，操作人员将点燃的酒精棉球放入一个拔罐容器中，片刻停留后拿出棉球，容器内温度升高，有12%的空气从容器中溢出，此时将容器迅速放在人的后背，气体不再溢出（不考虑化学反应引起的物质变化）。已知拔罐容器口的横截面积为，外界大气压强为，容器中的初始温度为7 ℃。
（1）拿出酒精棉后瞬间容器内气体温度比初始温度升高了多少摄氏度？
（2）经过一段时间，当容器内的温度恢复到原来的温度时，容器对皮肤的吸附力为多大？（不考虑因皮肤凸起导致的容器内气体体积的变化）
12.如图所示，把开口向下导热汽缸用轻绳悬挂在天花板上，汽缸的横截面积为S，活塞和汽缸之间封闭一定质量的理想气体，外界大气压强保持不变，环境温度不变.在活塞的底部中心用绳子悬挂一个轻质小桶，绳子和小桶的总质量为M（不包含砂的质量），小桶里装满细砂，细砂的质量为m，此时活塞到汽缸底部距离为.将小桶中细砂缓慢移出，当细砂全部移出时，活塞距汽缸底部的距离为.不计活塞厚度和质量，不活塞与汽缸之间的摩擦.求：
（1）外界大气压强为多少？
（2）小桶里装满细砂时，汽缸内部理想气体的压强为多少？
（3）整个过程中，理想气体吸热还是放热？吸收或放出热量为多少？
13.小明家里新添置的气压式升降椅如图甲所示，气压式升降椅通过汽缸上下运动来支配椅子升降，其简易结构如图乙所示，圆柱形汽缸与椅面固定连接，它们的总质量为m，柱状气动杆的横截面积为S，柱状气动杆与底座固定连接。可自由移动的汽缸与气动杆之间封闭一定质量的理想气体，未坐人时封闭气柱长度为L。已知汽缸气密性、导热性良好，不计气动杆与汽缸之间的摩擦，室内温度保持不变，大气压强为，重力加速度为g。小明盘坐在椅面上，稳定后椅面下降了。求：
（1）小明的质量；
（2）被封闭气体向外界放出的热量。
14.某学校开展运动会期间，为解决学生饮水问题，同学们采用压水器结合桶装水进行供水，装置如图（a）所示，通过按压压水器，就可以将水从出水口压出。上述过程可简化为如图（b）所示模型。可认为水桶是内径一定的大汽缸B，容积为21升，高度为70cm（桶壁厚度不计）；压水器是带活塞的小汽缸A，每次最多可将0.7升1标准大气压的空气压入水桶中，出水管C的出水口与水桶B上部等高，和为单向阀门。外界大气压为标准大气压，，水的密度为，重力加速度为，出水管中充满水但所占体积可以忽略。若气体温度保持不变，某次使用后桶内还剩余有12升水，求：
(1)此时桶内封闭气体的压强；
(2)若要再压出6升水，至少需按压几次？
15.受台风‘杜苏芮’的影响，我国多地出现暴雨天气。路面水井盖因排气孔（如图甲）堵塞可能会造成井盖移位而存在安全隐患。如图乙所示，质量的某井盖排气孔被堵塞且与地面不粘连，圆柱形竖直井内水面面积，初始时刻水位与井盖之间的距离，井内密封空气的压强恰好为大气压强，若井盖内的空气视为理想气体，温度始终不变，重力加速度g取。求：
（1）密闭空气的压强为多大时水井盖刚好被顶起；
（2）水井盖刚好被顶起时，水位上升的高度。
答案以及解析
1.答案：C
解析：向壶内充气过程，气体压强增大是由于气体分子数密度增大，导致气体分子与壶内壁的碰撞频率增大，从而压强增大，A错误；向壶内充气过程，气体分子运动的平均速率增大，但有的气体分子速率减小，B错误；打开阀门后，壶内气体密度变小，气体压强减小，单位时间内与单位面积壶内壁发生碰撞的分子数减少，C正确；打开阀门后，壶内气体内能减少的原因除了气体温度降低外，还有气体分子的物质的量减小，D错误。
2.答案：B
解析：设细管横截面积为S，细管内气体的初始压强为，当洗衣缸停止进水时气体的压强为，设空气柱的长度为，对细管内的封闭气体分析，由玻意耳定律得，解得，设此时两侧液面的高度差为h，则，解得，则洗衣缸的水位高度为，B正确。
3.答案：C
解析：由于封闭气体温度不变，所以为等温变化，由题图乙知最终封闭气体长度为4 cm，由玻意耳定律得，解得，设最终水银液柱总高度为，根据，解得，如图所示，则注入水银的体积为，故C正确，ABD错误。
4.答案：（1）
（2）
解析：（1）由题意，有，可知此过程为等压变化过程，由盖-吕萨克定律知
解得。
（2）在地面附近，气球内气体压强，在距地面2000 m高处，气球内气体压强，气球体积为
由理想气体状态方程有
解得
故2000 m高处的气温。
5.答案：
解析：对汽缸与活塞整体进行受力分析有
对汽缸进行受力分析有
升温过程气体发生等压变化，根据盖-吕萨克定律有
气体对外界做功
因为
联立解得。
6.答案：（1）见解析
（2）2.49 atm
（3）0.32
解析：（1）货车离开冷库的过程中，轮胎内气体温度升高，气体分子平均分子动能增大，气体体积不变，气体分子单位时间内碰撞轮胎壁单位面积的次数增多，与轮胎壁碰撞时对轮胎壁的冲击力变大，则气体的压强增大。
（2）货车在冷库中，放气后有，
，
货车在穿堂中时，有，
气体做等容变化，则，
解得货车在穿堂内行驶时轮胎内气体的压强。
（3）轮胎内放出气体时气体温度，气体压强，放出气体前气体压强，
设放出压强为2.2 atm的气体的体积为，根据理想气体状态方程有，
解得放出气体的质量与轮胎内原有气体的质量比。
7.答案：（1）增大；减小
（2）
（3）45.4 J
解析：（2）封闭气体在状态A时，压强为
从状态A到B，气体发生等温变化，有
可得
（3）从状态A到状态B过程中，气体温度不变，内能不变，即，外界对气体做的功
从状态B到C过程中，气体体积不变，
整个过程中，根据热力学第一定律有，即
代入数值得，即气体向外界释放的热量为45.4 J
8.答案：（1）见解析（2）
解析：（1）由于液体的表面具有收缩趋势从而产生表面张力，力指向液面收缩的方向且与液体的边界垂直，由题图乙可知θ很小时对应的球面部分可以看作半径为的圆面
圆边界的表面张力沿着球面相切向下，且
由于肥皂泡的收缩使得内部的压强大于外部的压强，所以肥皂泡内外压强差等于肥皂泡收缩张力产生的压强，又由于肥皂泡有两个表面，所以
（2）初态：
末态：设压强，体积，
由玻意耳定律得
解得，
所以肥皂泡内外的气体压强差
9.答案：（1）6 500 N（2）见解析
解析：（1）对第一次充气过程有
对第二次充气过程有
充气结束时活塞恰对限位装置无作用力，对上方整体有
联立解得
（2）升温过程中缸内气体做等压变化
升温前，缸内气体体积，温度为
加热到温度T时，活塞向上升高的距离为h，气体体积为
由盖-吕萨克定律有
解得
10.答案：（1）24（2）
解析：（1）设大气压强为，至少需要打气n次，气体发生等温变化，则根据玻意耳定律有
其中
解得
（2）设打气30次后胎压为，则由玻意耳定律有
解得
对骑行过程，气体发生等容变化，则根据查理定律有
解得
11.答案：（1）38.2 ℃（2）12 N
解析：（1）设容器的容积为V，取空气溢出后剩余的空气为研究对象，酒精棉球放入前后剩余的空气做等压变化，根据盖-吕萨克定律有
，则，
解得，则，
（2）气体降温过程中容器内的气体做等容变化，根据查理定律有
解得，
根据平衡条件及牛顿第三定律可得，容器对皮肤的吸附力为
解得
12.答案：（1）
（2）
（3）放热；
解析：（1）小桶装满细砂时
小桶没有细砂时
根据玻意耳定律
解得
（2）小桶里装满细砂时，汽缸内部理想气体的压强
（3）气体温度不变，内能不变，体积减小，外界对气体做功，根据，气体对外界放热.
外界对气体做功
放出热量
13.答案：（1）
（2）
解析：（1）设小明的质量为M，开始时小明没有盘坐在椅面上，有，
小明盘坐在椅面上时，根据共点力的平衡条件有，
根据玻意耳定律有，
联立解得。
（2）外界对气体做的功
理想气体的温度不变，则气体内能的变化为零，根据热力学第一定律可知，封闭气体向外界放出的热量。
14.答案：(1)(2)10
解析：(1)对出水管中的水受力分析可知
而
解得
(2)假设至少需按压N次，则
其中
而
且
解得
故至少需要按压10次。
15.答案：（1）（2）
解析：（1）对井盖进行受力分析有
代入数据有
（2）井内气体经历等温变化，井盖刚顶起时，设水位上升x，对气体由玻意耳定律得
解得